Định luật điện phân Faraday

Định luật điện phân Faraday là một định luật điện phân cơ bản do Michael Faraday đưa ra năm 1833.^[1] Định luật này chỉ ra rằng khối lượng m của chất bị phân li tỉ lệ thuận với điện lượng q chuyển qua chất điện phân (định luật F thứ nhất) và với đương lượng hoá học A (xt. Đương lượng hóa học) của chất (định luật F thứ 2). Định luật F được biểu thị bằng phương trình: m=A.q/F

trong đó, F là hằng số [nếu m tính bằng g; q tính bằng culông (C) thì F = 96.521,9 C]; K=A/F là đương lượng điện hoá. Định luật được Farađây M. (M. Faraday) xác minh bằng thực nghiệm (1833 - 34).

Công thức

Định luật Faraday tóm tắt bằng công thức:

${\displaystyle m\ =\ \left({Q \over F}\right)\left({M \over z}\right)}$

trong đó

m khối lượng của chất bị phân li

Q điện lượng chuyển qua chất điện phân

F = 96485 C mol⁻¹ là hằng số Faraday

M là khối lượng mol của chất tham gia điện phân

z là số đương lượng của các ion của chất điện phân

Chú ý M / z là trọng lượng tương đương của chất bị phân giải.

Theo định luật Faraday thứ nhất, M, F, và z là số bất biến, Q tỉ lệ thuận với m.

Theo định luật Faraday thứ nhì, Q, F, và z là số bất biến, M / z (trọng lương tương đương) tỉ lệ thuận với m.

Trong trường hợp đơn giản, dòng điện điện phân (I) không đổi, ${\displaystyle Q=It}$ thì

${\displaystyle m\ =\ \left({It \over F}\right)\left({M \over z}\right)}$

và

${\displaystyle n\ =\ \left({It \over F}\right)\left({1 \over z}\right)}$

với

n là số mol chất bị thay thế: n = m / M

t là tổng thời gian cho dòng điện không đổi chạy qua.

Trong trường hợp phức tạp hơn nếu dòng điện biến thiên, tổng Q là tích phân của dòng điện I(${\displaystyle \tau }$)theo thời gian ${\displaystyle \tau }$:

${\displaystyle Q=\int _{0}^{t}I(\tau )\ d\tau }$

Với t là tổng thời gian điện phân. I(${\displaystyle \tau }$) là một hàm dòng điện phụ thuộc thời gian, ${\displaystyle \tau }$.^[2]

Tham khảo

1. Ehl, Rosemary Gene (1954). Ihde, Aaron. “Faraday's Electrochemical Laws and the Determination of Equivalent Weights”. Journal of Chemical Education. 31 (May): 226–232. Bibcode:1954JChEd..31..226E. doi:10.1021/ed031p226.
2. For a similar treatment, see Strong, F. C. (1961). “Faraday's Laws in One Equation”. Journal of Chemical Education. 38: 98.